CN110844888A - 一种脱硫灰还原-氧化两段处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种脱硫灰还原‑氧化两段处理的方法，本方法先将脱硫灰送入一段高温反应器，控制适宜的温度、气氛，将脱硫灰中的亚硫酸钙和硫酸钙还原为硫化钙，再进入二段高温反应器，控制适宜的温度、气氛，使硫化钙转变为二氧化硫和氧化钙，产生含硫烟气和残渣。本发明将脱硫灰转变为富SO2的烟气和含钙、铁的残渣，富SO2的烟气可通过除尘、净化、催化氧化、吸收工艺制备硫酸，残渣可按一定比例配入铁矿烧结替代部分含铁原料和熔剂或用于炼钢脱硫，使脱硫灰得到充分的资源化利用，经济效益和环境效益显著。

Description

一种脱硫灰还原-氧化两段处理的方法
技术领域
本发明属于冶金固废资源综合利用领域，涉及一种脱硫灰还原-氧化两段处理的方法。
背景技术
半干法脱硫工艺由于脱硫效率高、工艺流程短、占地面积小、投资省等优点，被广泛应用于我国中小型发电机组和部分钢铁企业烧结厂的烟气脱硫工程。半干法脱硫工艺原料采用生石灰，将其制成浆液，在吸收塔内与含硫烟气充分接触反应，达到脱除烟气中SO2的目的。半干法脱硫工艺最大的缺点是烟气经过脱硫后会产生大量的副产物，被称为脱硫灰，属于冶金固废。脱硫灰的主要成分为：游离氧化钙、亚硫酸钙、碳酸钙、硫酸钙、氢氧化钙以及三氧化铁等物质。由于脱硫灰具有成分很不稳定，呈碱性，易分解，吸水易膨胀等特性，使得脱硫灰的综合利用非常困难，目前脱硫灰的普遍处理方式是堆放和填埋，不仅污染环境、占用土地，还存在非常大的安全隐患。
近些年针对脱硫灰资源利用的研究很多，但实际应用起来，并不成熟，存在很多问题，如将脱硫灰用于烧结配矿，会影响烧结机运行稳定率，恶化烧结矿质量；将脱硫灰用于制备各类砖制品和混凝土，会产生体积膨胀，引起开裂；将脱硫灰用于土壤修复，会引起二次污染等问题，因此，开发脱硫灰的高效、无害、稳定、可行的资源化利用技术具有非常重大的意义。
发明内容
解决的技术问题：针对上述脱硫灰综合处理难的技术问题，本发明提供本发明提供了一种脱硫灰还原-氧化两段处理的方法，通过该方法从而解决脱硫灰综合处理难题。
技术方案：本发明提供了一种脱硫灰还原-氧化两段处理的方法，该方法包括如下步骤：
（1）将预处理后的脱硫灰送入一段高温反应器中，通入还原性气氛，所述还原性气氛包括一氧化碳、氧气和惰性气体，其中一氧化碳的体积分数为5～15%，氧气的体积分数＜2%，在一段高温反应器中于800～1000℃的温度下对预处理后的脱硫灰进行还原反应，直至脱硫灰中的亚硫酸钙和硫酸钙被还原为硫化钙；
（2）将还原后的脱硫灰热送至二段高温反应器中，通入氧化性气氛，所述氧化性气氛包括一氧化碳、氧气和惰性气体，其中氧气的体积分数为5～10%，一氧化碳的体积分数＜1%，在二段高温反应器中于1000～1200℃的温度下对还原后的脱硫灰进行氧化反应，直至脱硫灰中的硫化钙转变为二氧化硫和氧化钙；
（3）待步骤（2）反应结束后，气固分离后收集到烟气和固态残渣。
进一步，所述预处理后的脱硫灰为干态脱硫灰磨细后得到。
进一步，所述预处理后的脱硫灰为湿脱硫灰通过烘干、破碎、磨细后得到。
进一步，所述步骤（1）还原性气氛中的惰性气体为氮气、二氧化碳或两者的混合气体。
进一步，所述步骤（2）氧化性气氛中的惰性气体为氮气、二氧化碳或两者的混合气体。
有益效果：本发明的突出特点是通过还原-氧化两段处理工艺，将脱硫灰转变为富SO2的烟气和含钙、铁的残渣，富SO2的烟气通过除尘、净化、催化氧化、吸收工艺制备硫酸，残渣可按一定比例配入铁矿烧结替代部分含铁原料和熔剂或用于炼钢脱硫，使脱硫灰得到充分的资源化利用，经济效益和环境效益显著。
附图说明
图1为本发明一种脱硫灰还原-氧化两段处理的方法的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
本实施例中所用的脱硫灰为水分小于10%的干态脱硫灰，该干态脱硫灰的主要成分如表1所示。
表1.干态脱硫灰的主要成分（%）
SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MgO NaO<sub>2</sub> K<sub>2</sub>O CaO SO<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Cl
脱硫灰 0.78 0.41 3.69 0.279 2.75 51.4 30.5 1.12 4.93
如图1所示，将干态脱硫灰经过磨细处理后送入一段高温反应器，通入还原性气氛，还原性气氛中的一氧化碳含量（体积分数）控制在15%，氧含量（体积分数）1.5%，其余为惰性气体，惰性气体优选氮气或二氧化碳或氮气与二氧化碳的混合气体，炉温控制在800～900℃，使脱硫灰中的亚硫酸钙和硫酸钙被还原为硫化钙；还原后的脱硫灰再进入二段高温反应器，通入氧化性气氛，氧化性气氛中的氧含量（体积分数）控制在10%，一氧化碳（体积分数）0.8%，其余为惰性气体，惰性气体优选氮气或二氧化碳或氮气与二氧化碳的混合气体，炉温控制在1000～1100℃，使脱硫灰硫化钙转变为二氧化硫和氧化钙，得到含硫烟气和固态的残渣，并通过物理方法分离收集（如旋风除尘器等），经检测，含硫烟气主要成分为SO2、SO3、H2O等，其中烟气中SO2的体积分数大于7%，将烟气经除尘、净化、催化氧化、吸收等工序制备成不同浓度的硫酸，残渣主要成分为CaO和Fe2O3，其中CaO含量大于80%，将残渣按0～5%的比例配入铁矿烧结混合料替代部分含铁原料和熔剂。
实施例2
本实施例中所用的脱硫灰为实施例1所用的干态脱硫灰受潮后的湿脱硫灰，该湿脱硫灰的水分含量为30%。
将湿脱硫灰通过烘干、破碎、磨细等预处理后送入一段高温反应器，通入还原性气氛，还原性气氛中的一氧化碳含量（体积分数）控制在10%，氧含量（体积分数）1%，其余为惰性气体，惰性气体优选氮气或二氧化碳或氮气与二氧化碳的混合气体，炉温控制在900～1000℃，使脱硫灰中的亚硫酸钙和硫酸钙被还原为硫化钙；还原后的脱硫灰再进入二段高温反应器，通入氧化性气氛，氧化性气氛中的氧含量（体积分数）控制在7.5%，一氧化碳（体积分数）0.5%，其余为惰性气体，惰性气体优选氮气或二氧化碳或氮气与二氧化碳的混合气体，炉温控制在1100～1200℃，使脱硫灰硫化钙转变为二氧化硫和氧化钙，得到含硫烟气和残渣，并通过物理方法分离，其中含硫烟气主要成分为SO2、SO3、H2O等，将烟气经除尘、净化、催化氧化、吸收等工序制备成不同浓度的硫酸，残渣主要成分为CaO和Fe2O3，也可用作炼钢脱硫剂。
实施例3
将湿脱硫灰（成分与实施例2相同）通过烘干、破碎、磨细等预处理后送入一段高温反应器，通入还原性气氛，还原性气氛中的一氧化碳含量（体积分数）控制在5%，氧含量（体积分数）0.5%，其余为惰性气体，惰性气体优选氮气或二氧化碳或氮气与二氧化碳的混合气体，炉温控制在850～950℃，使脱硫灰中的亚硫酸钙和硫酸钙被还原为硫化钙；还原后的脱硫灰再进入二段高温反应器，通入氧化性气氛，氧化性气氛中的氧含量（体积分数）控制在5%，一氧化碳（体积分数）0.2%，其余为惰性气体，惰性气体优选氮气或二氧化碳或氮气与二氧化碳的混合气体，炉温控制在1050～1150℃，使脱硫灰硫化钙转变为二氧化硫和氧化钙，得到含硫烟气和残渣，并通过物理方法分离，其中含硫烟气主要成分为SO2、SO3、H2O等，将烟气经除尘、净化、催化氧化、吸收等工序制备成不同浓度的硫酸，残渣主要成分为CaO和Fe2O3，残渣可按0～5%的比例配入铁矿烧结混合料替代部分含铁原料和熔剂，也可用作炼钢脱硫剂。
以上所述仅是本发明的实时方式，对于普通人员来说，均可以迅速的理解和使用，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰。

Claims (5)

1.一种脱硫灰还原-氧化两段处理的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
（1）将预处理后的脱硫灰送入一段高温反应器中，通入还原性气氛，所述还原性气氛包括一氧化碳、氧气和惰性气体，其中一氧化碳的体积分数为5～15%，氧气的体积分数＜2%，在一段高温反应器中于800～1000℃的温度下对预处理后的脱硫灰进行还原反应，直至脱硫灰中的亚硫酸钙和硫酸钙被还原为硫化钙；
（2）将还原后的脱硫灰热送至二段高温反应器中，通入氧化性气氛，所述氧化性气氛包括一氧化碳、氧气和惰性气体，其中氧气的体积分数为5～10%，一氧化碳的体积分数＜1%，在二段高温反应器中于1000～1200℃的温度下对还原后的脱硫灰进行氧化反应，直至脱硫灰中的硫化钙转变为二氧化硫和氧化钙；
（3）待步骤（2）反应结束后，气固分离后收集到烟气和固态残渣。
2.根据权利要求1所述的一种脱硫灰还原-氧化两段处理的方法，其特征在于：所述预处理后的脱硫灰为干态脱硫灰磨细后得到。
3.根据权利要求1所述的一种脱硫灰还原-氧化两段处理的方法，其特征在于：所述预处理后的脱硫灰为湿脱硫灰通过烘干、破碎、磨细后得到。
4.根据权利要求1所述的一种脱硫灰还原-氧化两段处理的方法，其特征在于：所述步骤（1）还原性气氛中的惰性气体为氮气、二氧化碳或两者的混合气体。
5.根据权利要求1所述的一种脱硫灰还原-氧化两段处理的方法，其特征在于：所述步骤（2）氧化性气氛中的惰性气体为氮气、二氧化碳或两者的混合气体。
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